超临界二氧化碳流体环境中导电聚吡咯复合材料的制备

高等学校化学学报 ›› 2006, Vol. 27 ›› Issue (4): 771.

超临界二氧化碳流体环境中导电聚吡咯复合材料的制备

李刚, 廖霞, 孙兴华, 余坚, 何嘉松

中国科学院化学研究所, 高分子科学与材料联合实验室, 工程塑料重点实验室, 北京 100080

收稿日期:2005-03-24 出版日期:2006-04-10 发布日期:2006-04-10
通讯作者: 何嘉松(1944年生), 男, 博士, 研究员, 博士生导师, 主要从事高分子材料科学研究. E-mail: hejs@iccas.ac.cn

Preparation of Conductive PPy Composites Under Supercritical Carbon Dioxide Circumstance

LI Gang, LIAO Xia, SUN Xing-Hua, YU Jian, HE Jia-Song*

Key Laboratory of Engineering Plastics, Joint Laboratory of Polymer Science and Materials, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China

Received:2005-03-24 Online:2006-04-10 Published:2006-04-10
Contact: HE Jia-Song,E-mail: hejs@iccas.ac.cn

摘要/Abstract

摘要：

以聚苯乙烯(PS)和锌盐中和的磺化聚苯乙烯(Zn-SPS)膜为基体, 在超临界二氧化碳(SC-CO₂)环境中用化学氧化法原位制备了聚吡咯(PPy)导电复合材料. 由于SC-CO₂对聚合物基体的强溶胀作用, 吡咯分子高效地扩散到基体内部进行聚合而形成导电通路, 得到比传统的水溶液法更高的电导率. 聚合物基体的性质对复合材料的导电性和形貌产生重要影响. 在相同条件下, Zn-SPS/PPy的电导率比PS/PPy高3~4个数量级, 而它们的体积逾渗阈值分别为2.7%和6.2%, 远远低于理论预测值(16%).

关键词: 超临界二氧化碳流体; 聚吡咯; 导电复合材料

Abstract:

Electrically conductive composites were prepared via the chemical oxidative polymerization of pyrrole monomer in polystyrene(PS) and zinc neutralized sulfonated polystyrene(Zn-SPS) films under supercritical carbon dioxide(SC-CO₂) circumstance. The strong swelling effect of SC-CO₂ made polypyrrole(PPy) particles not only formed on the surface, but also incorporated into the film, resulting in a homogenous structure and a relatively higher conductivity. By comparison, the composite prepared in aqueous solution shows a skin-core structure and a conductivity of 3 to 4 orders of magnitude lower than that of the former due to the diffusion controlled process of pyrrole monomer. The percolation thresholds of PS/PPy and Zn-SPS/PPy composites are 6.2% and 2.7% of volume fractions of PPy, respectively, much lower than a theoretically predicted value of 16%. Moreover, the conductive composites prepared under SC-CO₂circumstance show higher thermal stability, especially in the high-temperature region.

Key words: Supercritical carbon dioxide; Polypyrrole; Conductive composite

中图分类号:

O631

TrendMD:

李刚, 廖霞, 孙兴华, 余坚, 何嘉松. 超临界二氧化碳流体环境中导电聚吡咯复合材料的制备. 高等学校化学学报, 2006, 27(4): 771.

LI Gang, LIAO Xia, SUN Xing-Hua, YU Jian, HE Jia-Song. Preparation of Conductive PPy Composites Under Supercritical Carbon Dioxide Circumstance. Chem. J. Chinese Universities, 2006, 27(4): 771.

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